液壓機械無級變速器(HMCVT)是將液壓泵控馬達傳動系統(tǒng)與機械傳動系統(tǒng)并聯(lián),首先通過定軸齒輪副(或行星齒輪副)對發(fā)動機功率進行分流,然后利用行星齒輪副(或定軸齒輪副)實現(xiàn)液壓與機械功率的匯流,運用泵-馬達的無級調(diào)速特性,使得變速器輸出轉(zhuǎn)速全程可變。該類型變速器利用了機械傳動的高效率和液壓傳動的無級調(diào)速特性,傳動功率大且具有良好的操作舒適性和燃油經(jīng)濟性,尤其適合大功率(73.5kW以上)拖拉機的復雜工況要求,是未來大功率拖拉機的重要發(fā)展方向。本論文以江蘇省科技支撐計劃(BE2014134)、江蘇省產(chǎn)學研聯(lián)合創(chuàng)新資金(BY2014128-04)為支撐,對液壓機械無級傳動理論進行了較為全面的研究,分析了國內(nèi)外典型設計方案并結合拖拉機具體工況要求,設計出一種新型HMCVT。研究內(nèi)容主要包含以下幾個方面:1.針對液壓機械傳動理論開展研究:首先對行星排在系統(tǒng)中起分流或匯流作用的兩類傳動方案傳動比特性、轉(zhuǎn)矩特性和功率特性進行分析,并結合平穩(wěn)換段要求分析了單、雙行星排匯流方案的可行性,以及行星排特性參數(shù)取值的限制及等差、等比傳動的速度特性;然后較為詳細地列舉了國內(nèi)外較成熟的設計方案,并對其進行了分析和對比,初步設計出了一種新型HMCVT傳動方案。2.針對新變速器傳動系統(tǒng)結構進行設計:首先,在對國外較為典型的HMCVT主要參數(shù)進行分析的基礎上結合拖拉機的設計要求提出了一種將中間軸式機械變速器和靜液壓無級變速器(HST)并聯(lián)的4區(qū)段、雙行星排匯流新型HMCVT傳動方案;然后,以總傳動效率最高為目標對行星排特性參數(shù)進行選擇,進而確定各齒輪副傳動比參數(shù),并對HST油路進行了設計和元件選型;接下來將所設計的傳動方案和原樣機進行對比,可知:新方案通過獨立操縱雙作用離合器,即可方便控制動力輸出軸;采用同步器替代濕式離合器換段,有效地減小了變速器尺寸,同時齒輪副級數(shù)的減少,使得結構更為緊湊,傳動效率提高;最后,對變速器傳動特性計算,結果顯示:新方案滿足無級調(diào)速要求,拖拉機能夠提供更大的輸出扭矩,在相同負載下可以有較高的行駛速度,因而提高了工作效率;在相同行駛速度的情況下,新方案的發(fā)動機只需輸出較小的轉(zhuǎn)矩即可滿足工作要求,因此可延長發(fā)動機的使用壽命。再通過對變速器傳動效率的分析,可知新方案中液壓泵輸入轉(zhuǎn)速降低,馬達負載增加,壓力差變大均使得變速器的傳動效率得以提高。這為大田實驗變速器樣機的研制奠定了理論基礎。3.針對變速器主要零部件的設計和三維建模:首先,通過對各種形式同步器結構和工作原理的介紹,選擇了適合所設計變速器的慣性鎖止式同步器,對其結構參數(shù)進行了設計與計算,并運用CREO軟件繪制了其三維模型;然后,分析了齒輪設計的建模流程,對斜齒輪進行了基于CREO的參數(shù)化設計;最后,分析了危險軸頸尺寸確定的方法,并對變速器主要零部件進行了三維建模。4.基于AMEsim的HMCVT特性仿真分析:建立了發(fā)動機萬有特性模型、動態(tài)負載模型和HMCVT傳動系統(tǒng)模型,對新方案的傳動特性和典型工況進行了仿真研究。傳動特性仿真結果表明:所設計的HMCVT具有預期的無級調(diào)速特性,各段的馬達軸與輸出軸轉(zhuǎn)矩之比近似滿足恒功率傳遞,最高液壓功率分流比為44%。犁耕工況仿真結果顯示:使用HM2與HM1段進行犁耕作業(yè),拖拉機行駛速度與發(fā)動機比油耗分別為8.5km/h、6.1km/h和215g/(kW-h)、300g/(kW·h)。在同等作業(yè)條件下,使用較高的變速器工作段位與較低的發(fā)動機轉(zhuǎn)速,可提高拖拉機的燃油經(jīng)濟性。播種工況仿真顯示:在播種工況速度區(qū)間(6-15km/h)內(nèi),采用高段位和低發(fā)動機轉(zhuǎn)速,同時使變速器工作在零排量附近,可以滿足播種工況對拖拉機速度和輸出轉(zhuǎn)矩的要求,且具有較高的傳動效率和燃油經(jīng)濟性。5.針對泵-馬達容積調(diào)速系統(tǒng)搭建了實驗平臺,對控制變量泵斜盤傾角的勵磁電壓和泵-馬達傳動比的關系進行了研究。由泵-馬達調(diào)速試驗可知:相同發(fā)動機轉(zhuǎn)速下,勵磁電壓增大/減小過程中同一電壓值所對應的泵-馬達傳動比不相同;變量泵斜盤傾角正偏或反偏時,勵磁電壓和泵-馬達傳動比基本成線性關系。進一步將勵磁電壓、泵-馬達傳動比分別作為輸入、輸出量,通過Matlab進行系統(tǒng)辨識,結果顯示辨識所得的模型具有較高的擬合率,這為變速器傳動比的精確控制提供了方便。通過以上研究,為后續(xù)大田作業(yè)實驗樣機的研制提供了理論指導,對促進HMCVT在大功率拖拉機上的推廣應用、推動我國拖拉機制造業(yè)技術革新具有重要的現(xiàn)實意義。
【學位單位】：南京農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：S219.03
【部分圖文】：

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該類傳動系統(tǒng)傳動效率高，加工制造容易，但且在換擋時依靠離合器的分離來保護傳動系統(tǒng)路況不好，要求擋位頻繁切換，則駕駛員更加。??包括電傳動、機械式無級傳動、液力式無級傳動等。??于非道路礦用車倆中，目前ｌｏｏｔ?Ｗ下的礦用的礦用車倆中幾乎全部采用電傳動。電傳動采之間通過軟電纜相連，擺脫了傳動系統(tǒng)在設計，更利于軸向載荷的合理分配。通過電動機和利用地面附著能力。通常將電機、制動器等零普通車輪相比質(zhì)量增加較多，車輛非黃載質(zhì)量圖１－４為２０１２年中國北車自主研制的國內(nèi)首
【引證文獻】

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1 張倩;大功率拖拉機液壓機械無級變速器傳動設計與分析[D];南京農(nóng)業(yè)大學;2016年

本文編號：2854628